[發明專利]一種測定養殖水體葉綠素a含量的裝置及方法

有效

• 申請號: 201510416216.0
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN104990897B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 孫大文;王璐;蒲洪彬;成軍虎
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/27
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 陳文姬

1.一種測定養殖水體葉綠素a含量的裝置，其特征在于，包括高光譜掃描系統、入射角測量盤和折射角測試系統；高光譜掃描系統、入射角測量盤和折射角測試系統的中軸線重合；

所述高光譜掃描系統包括鏡頭、高光譜儀、CCD相機和對稱設置的兩個單側光源；

所述入射角測量盤為兩個，分別固定于高光譜掃描系統的兩個單側光源上；所述入射角測量盤為以單側光源為軸心的90°扇形量角器圓盤；

所述折射角測試系統設于高光譜掃描系統下方；所述折射角測試系統包括進水系統、出水系統和折射角測試裝置；所述折射角測試裝置包括水樣容器，所述水樣容器的上開口由密封層密封，所述密封層的材料的折射率為1.45-1.55；

所述水樣容器內部的下方設有折射檢測升降臺，所述折射檢測升降臺的上方設有感光板，所述感光板隨折射檢測升降臺運動；所述折射檢測升降臺上設有壓力傳感器，所述壓力傳感器根據壓力控制折射檢測升降臺上升或下降。

2.根據權利要求1所述的測定養殖水體葉綠素a含量的裝置，其特征在于，所述折射檢測升降臺由防水膜密封，與水樣容器中的水樣隔絕。

3.根據權利要求1所述的測定養殖水體葉綠素a含量的裝置，其特征在于，所述折射檢測升降臺包括臺面，雙剪叉桿和液壓缸；所述臺面由雙剪叉桿支撐；所述雙剪叉桿由第一支撐桿和第二支撐桿鉸接而成，所述液壓缸的兩端分別固定于第一支撐桿和第二支撐桿上，用于控制雙剪叉桿的升降；所述液壓缸與壓力傳感器連接；所述壓力傳感器固定在臺面上。

4.根據權利要求1所述的測定養殖水體葉綠素a含量的裝置，其特征在于，所述進水系統包括進水腔、水泵和進水槽，所述進水腔設置在水樣容器的底部，進水腔、水泵和進水槽依次通過導管連接。

5.根據權利要求1所述的測定養殖水體葉綠素a含量的裝置，其特征在于，所述出水系統包括出水腔和出水槽，所述出水腔設置于在水樣容器頂部，所述出水腔和出水槽通過導管連接。

6.根據權利要求1所述的測定養殖水體葉綠素a含量的裝置，其特征在于，所述感光板上設有刻度。

7.基于權利要求1～6任一項所述的測定養殖水體葉綠素a含量的裝置的測定養殖水體葉綠素a含量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、選取多個種類的水樣作為測試樣本；

S2、通過進水系統抽取第j種水樣，此時水樣容器中第j種水樣的深度至少高過感光板；j為正整數；

S3、調節入射光線的角度，雙側光源對稱調節，保證光源恰巧打在水面正中央，分別記錄下入射角旋轉的角度a和入射角角度測量盤的角度即入射角的角度i、水面到感光板的距離h、感光板上的感光范圍s；所述入射角旋轉的角度a為入射光線與水平方向的夾角；

S4、計算折射角r的正切值tanr＝s/2h,計算折射角r＝arctan(s/2h)；利用入射角i和折射角r計算第j種水樣的折射率n；

S5、將光源順時針旋轉調節入射光線的角度，重復步驟S3～S4；

S6、改變第j種水樣的體積，重復S2～S5多次；

S7、計算前述步驟多次測量得到的第j種水樣的折射率的平均值，得到平均折射率n；

S8、采用傳統的乙醇分光光度法測定第j種水樣的葉綠素a含量；

S9、改變水樣的種類，重復步驟S2～S8多次；

S10、利用步驟S2～S9測量到的多個種類的水樣的平均折射率n和其對應的葉綠素a含量，建立平均折射率n和葉綠素a含量的一次函數解析式；

S11、利用光譜掃描系統采集各個種類的水樣的平均光譜c；利用步驟S2～S9測量到的多個種類的水樣的平均折射率n和其對應的平均光譜c建立相關偏最小二乘模型；

S12、利用光譜掃描系統采集待測水樣的平均光譜，代入步驟S11中建立的偏最小二乘模型中確定待測水樣的折射率，將計算的折射率帶入到S10已經建立的葉綠素a濃度和折射率的一次函數解析式中確定養殖水體中的葉綠素a含量。